高中试卷答案网2023年湖南高考考前诊断性测试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 年诺贝尔物理学奖授予法国学者阿兰阿斯佩，美国学者约翰克劳泽和奥地利学者安东蔡林格，既是因为他们的先驱研究为量子信息学奠定了基础，也是对量子力学和量子纠缠理论的承认，下列关于量子力学发展史说法正确的是( )
A. 普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了光子的概念，提出“光由光子构成”
B. 丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说，该理论的成功之处是它保留了经典粒子的概念
C. 爱因斯坦的光电效应理论揭示了光的粒子性
D. 卢瑟福的原子核式结构模型说明核外电子的轨道是量子化的
2. 阴历正月十五放花灯，称为灯节，或称“元宵节”。这一天，人们有观灯和吃元宵的习惯。人们将制作好的花灯，点上蜡烛，放入河中漂流，供大家欣赏。若河水各点流速与该点到较近河岸边的距离成正比，现将花灯以一定速度垂直河岸推出去，假设花灯垂直河岸的速度不变，则花灯到达对岸的运动路径正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示，为球心，、为直径上的两点，垂直于将均匀带正电的球壳均分为左右两部分，。、为截面上同一直线上的两点。现移去左半球壳只保留右半球壳，右半球壳所带电荷仍均匀分布，已知均匀带电的封闭球壳内部空间的电场强度处处为零。下列说法正确的是( )
A. 点场强方向沿方向向上
B. 点与点电场强度大小相等、方向相同
C. 点场强为零
D. 质子由到再到电势能先增大再减小
4. 如图所示，和为水平平行放置的金属导轨，相距。、间接有一个电动势为，内阻的电源和一只定值电阻，质量导体棒跨放在导轨上并与导轨接触良好，导体棒和导轨电阻均不计，导体棒的中点用轻绳经定滑轮与质量的物体相连。匀强磁场的磁感应强度，方向竖直向下，金属棒恰好保持静止。则( )
A. 流过导体棒的电流为
B. 导体棒与轨道间动摩擦因数为
C. 当匀强磁场的磁感应强度增加一倍时，导体棒所受摩擦力为
D. 若磁感应强度的大小和方向未知，要使棒处于静止状态，所加匀强磁场磁感应强度的最小值为
5. 在磁感应强度为的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核 发生了一次衰变。放射出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为，如图所示为衰变后新核和粒子的轨迹，且原子核衰变时其能量都以粒子和新核的动能形式释放。以、分别表示粒子的质量和电荷量，下列说法正确的是( )
A. 图中粒子的轨迹为轨迹
B. 衰变后新核的速度大小为
C. 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，该环形电流大小
D. 衰变时释放的核能为
6. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，，的最大值为，从某时刻开始在原线圈、两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，则( )
A. 当单刀双掷开关与连接时，电压表的示数为
B. 单刀双掷开关与连接，当滑动变阻器触头在正中间时，消耗的功率最大
C. 当单刀双掷开关由扳向时，当滑动变阻器触头从正中间向下移动的过程中，消耗的功率增大
D. 单刀双掷开关与连接，在滑动变阻器触头向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小
7. 如图所示，在均匀介质中、两点处有两波源，其中，，这两波源的频率、振动方向、步调均一致，两波源的振动图像如图所示，产生的简谐横波在某一平面内传播，时简谐横波传播到实线圆面处。在该平面内，还存在、、、四点，如图所示，其中，，，则时，连接的边框上的振动加强点个数正确的是( )
A. 个 B. 个 C. 个 D. 个
二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）
8. 截止年月日，公司已连续成功完成火箭回收次，火箭回收过程中，某段时间内其速度时间图像如图所示，其中时火箭点燃了反推发动机，开始减速。假定火箭的质量为不变，火箭回收过程中所受空气阻力恒定，取，则下列说法正确的是( )
A. 火箭所受空气阻力为
B. 至过程中存在某一个时刻，该时刻火箭重力的功率与时刻重力的功率相等
C. 至过程中，火箭所受合外力对其做负功
D. 时和时，反推发动机的推力大小相等
9. 年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文三体问题中指出：两个质量相差悬殊的天体如太阳和地球所在同一平面上有个特殊点，如图中、、、、所示，人们称之为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。已知太阳质量为地球质量的万倍，日地距离为太阳半径的倍，和对称，且与太阳连线的夹角为，则下列说法正确的是( )
A. 人造卫星在和的向心加速度不同
B. 距太阳中心的距离比距太阳中心的距离大
C. 、的公转线速度相同
D. 的旋转中心点在太阳内部
10. 年月日，前苏联宇航员列昂诺夫搭乘“上升号”飞船，进行了人类的首次太空行走，期间由于宇航服故障，导致列昂诺夫无法回到飞船，悬停在了距离飞船的位置，如图所示图中角度已知为。此时，列昂诺夫携带着两个便携式氮气罐，可朝各个方向喷气，每个氮气罐喷气能够为他带来的反作用力。他依次实施了如下步骤：
打开一个氮气罐，朝轴正方向喷气后，关闭喷气
打开一个氮气罐，朝轴负方向喷气后关闭，同时打开另一个氮气罐，朝轴正方向喷气后，关闭喷气
打开一个氮气罐，朝轴负方向喷气时间，关闭喷气
最终列昂诺夫恰好到达飞船，成功获救。假设列昂诺夫、宇航服和便携式氮气罐的总质量为，不考虑喷出的气体质量，则下列说法正确的是( )
A. 从开始喷气到获救，总用时为
B. 步骤完成后，距离下一次喷气的时间为
C. 整个过程中，未喷气的时间为
D. 步骤中，
11. 如图所示，倾斜放置的平行金属导轨固定在范围足够大，方向竖直向上，磁感应强度为的匀强磁场中，导轨与水平面夹角为，两导轨间距为，导轨下端连入一个阻值为的定值电阻。将一质量为的导体杆水平放置于导轨某处，并对它施加一瞬时冲量，使其获得一个沿斜面向上的初速度。一段时间后，观察到导体杆沿斜面匀速下滑。已知导体杆和斜面间的动摩擦因数为，导体杆和导轨电阻不计，重力加速度为，则下列说法正确的是( )
A. 导体杆刚开始上滑时摩擦力最小
B. 导体杆刚开始上滑时加速度最小
C. 导体杆的最终速度为
D. 导体杆下滑过程中，电阻的功率增加的越来越慢，然后保持不变
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
12. 某实验小组设计了如图所示的实验装置来测量物体的质量，质量的物体通过一根跨过定滑轮的轻质细线连接质量未知的物体，在外力作用下、处于静止状态，左边竖直放置两个光电门，两个光电门间距为，上固定的挡光片宽度为，且在运动过程中，挡光片可以从两个光电门中间穿过。某次实验中，将从光电门下方某一位置由静止释放，挡光片通过光电门的时间为，通过光电门的时间为，不计绳与滑轮间摩擦和定滑轮的质量，。
物体的加速度大小__________。
物体的质量________________。
通过该装置还可以验证系统机械能守恒定律，根据该实验装置，验证系统机械能是否守恒的关系式为用题中所给物理量或者测量量的符号表示：______________________________________
13. 一名学生要测某品牌废旧电池组的电动势和内阻。开始时该学生利用多用电表的电压档粗略地测了一下电动势大约为，网上查阅资料得出废旧的电池组内阻已达到上百欧姆，为了能更加准确测量此电池组的电动势和内阻，准备实验器材有：
A.待测废旧电池组此品牌新的电池组电动势为
B.电流表量程，内阻约为
C.电流表量程，
D.定值电阻
E.滑动变阻器阻值范围、额定电流
F.开关一只，导线若干
实验过程中为了使电流表示数可以在较大范围内变化，请根据实验所给器材情况画出可行的实验电路图标清楚实验器材符号。
学生根据实验电路图连接好实物图后，多次进行实验测量，得到了组对应的电流表和电流表的读数，并且在坐标纸上画出了的关系图像，如果电阻箱接入电路阻值为，请写出与的关系式：______________________________。用题中所给物理量符号表示
结合图像和问中的关系表达式得____________，______________。
四、计算题（本大题共3小题，共37.0分）
14. 如图所示，水平地面上放置一两端开口的绝热气缸，气缸内部横截面的面积为，两质量均为厚度可忽略不计的绝热活塞和之间封住一定质量的理想气体，、间装有一加热装置图中未画出，将活塞与气缸底部用一劲度系数为的轻弹簧竖直连接，平衡时，两活塞间的距离为。已知大气压强为，初始时气体的温度为，重力加速度大小为，两活塞、均可无摩擦地滑动但不会脱离气缸，且不漏气，不计加热装置的体积。
启动加热装置，将气体的温度缓慢加热到，气体内能增加，求此过程中气体从加热装置吸收的热量；
如果不启动加热装置，保持气体温度为不变，把整个装置从某高处由静止释放，下落过程始终保持气缸壁竖直，不计空气阻力，活塞没有脱离气缸，落地前活塞与气缸已经处于稳定状态。求稳定时活塞相对于气缸的位移为多少？
15. 如图，长为的轻绳栓着质量为、电荷量为的小球，将小球从与悬点等高的点静止释放，释放时轻绳恰好伸直。小球运动到点时轻绳恰好被拉断，小球沿水平方向进入虚线右侧竖直平面内。在竖直虚线两侧同时存在沿竖直方向但方向相反、大小相等的匀强电场图中未画出，在虚线右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场图中未画出，磁感应强度大小为。在右侧电磁场区域中的竖直平面内有一半径为的理想圆形屏蔽区没有电场和磁场，屏蔽区的圆心与点在同一水平线上，间的距离为，、、三点在同一竖直面内。已知小球在电磁场区域恰好做匀速圆周运动，重力加速度为，不计空气阻力，不计小球运动引起的电磁场变化。求：
电场强度的大小；
轻绳被拉断前瞬间所承受的拉力；
为使小球不能进入电磁场屏蔽区，磁感应强度的最小值为多大？
16. 如图所示，轻弹簧连接着两个质量均为的小球、，静止于光滑水平桌面上。另一个质量为的小球以速度撞向小球，的方向沿着两小球和连线方向，已知小球之间的碰撞为弹性碰撞且球与球之间不会发生二次碰撞，求：
第一次碰撞刚结束时三个小球的速度分别是多少？
经计算可知，在小球和发生第一次碰撞后的，弹簧第一次压缩到最短，求此时弹簧的弹性势能。
在小球和发生第一次碰撞后的内，小球的位移为。求此时小球和小球之间的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.普朗克通过对黑体辐射的研究，提出能量子的假设，爱因斯坦通过对光电效应现象的研究，提出了光子的概念。
B.玻尔提出了自己的原子结构假说，成功之处是提出了轨道量子化和定态概念，玻尔原子理论的不足之处在于保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。
C.爱因斯坦光电效应理论通过光子说成功解释了光电效应现象，揭示了光的粒子性，故C正确；
D.卢瑟福的原子核式结构模型不能说明轨道量子化，氢原子光谱说明轨道量子化。
2.【答案】
【解析】设垂直河岸的速度为，河宽为，花灯与河岸的距离为，则花灯沿水流方向的速度为：，，则有： 恒定，故花灯在从岸边到河中间的轨迹为类平抛运动，从河中间到对岸的轨迹与该轨迹对称，故B正确。
3.【答案】
【解析】由于均匀带电的封闭球壳内部空间的电场强度处处为零，所以根据矢量叠加原理以及对称性可知，右半球壳在截面上任一位置形成的电场强度与左半球壳在截面上对应位置形成的电场强度大小相等，方向相反，由于球壳带正电，所以右半球壳在截面上任一位置形成的电场强度方向皆为垂直于截面向左，故截面所在的平面为右半球壳所形成电场的一个等势面。若将右半球壳所带电量看成是由无数个点电荷组成，每个点电荷在点都会形成场强，且场强方向沿着该点电荷与点的连线方向向外，根据矢量叠加原理可知，右半球壳在点场强不为零，故A、C错误。对于完整的球壳，由于内部空间的电场强度处处为零，所以左半球壳在点的场强大小与右半球壳在点的场强大小相等，方向相反，同理左、右半球壳在点的场强也是大小相等，方向相反，根据对称性可知，左半球壳在点的场强与右半球壳在点的场强也是大小相等、方向相反，所以右半球壳在点和点的场强大小相等、方向相同，故B正确。根据前面的分析可知，当质子从移动到的过程中，由于电场力方向向左，故电场力对质子做负功，电势能增加。质子由到的过程中，由于、处于等势面上，电场力不做功，电势能不变，故D错。
4.【答案】
【解析】A.根据闭合电路欧姆定律可得： 得：，故A错误；
B.对导体棒受力分析有：导体棒所受绳子的拉力，导体棒所受安培力，因为导体棒处于静止状态，所以导体棒所受摩擦力向左，根据平衡条件有：，解得：，所以B错误；
C.磁感应强度增加一倍，根据可知安培力将增加一倍，即，根据受力情况可知摩擦力方向变为向右，大小为：，故C错误。
D.对导体棒受力分析：
水平方向：
竖直方向：，
联立得： ，由此得知，的最小值为：
由得： ，故D正确。
5.【答案】
【解析】A.由题意可知： ，生成新核和粒子动量大小相等，方向相反，而且洛伦兹力提供向心力，有 ， ，可知： ，故轨迹为粒子的轨迹，故A错误。
C.粒子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，设其速率为，有： 。根据圆周运动周期公式有： ，根据电流强度定义式有： ，解得： ，故C错误。
根据洛伦兹力提供向心力，对粒子有 ， ，衰变后新核的质量为： ，衰变过程中满足动量守恒，有：，得： ，故B错误。原子核衰变时其能量都以粒子和新核的动能形式释放，则释放的核能为： ，故D正确。
6.【答案】
【解析】A.变压器输入电压的最大值为 ，故有效值为，此电压并不是原线圈电压，当单刀双掷开关与连接时，原、副线圈的匝数比为，根据理想变压器原、副线圈电压关系，电压表的示数不等于，故A错误；单刀双掷开关与连接时，设原线圈电压为，电流为，副线圈电压为，电流为，消耗的功率为，则 ，又由 ，则 ，所以 ，又，得： ， ，则 ，当 时，消耗的功率为最大，故B错。或等效电源法：为等效电源内阻，原线圈及副线圈和负载的等效电阻为，当时，原线圈的输入功率最大，此时， ，又因为 ，所以 ，故当 时最大，故B错；单刀双掷开关由扳向，设原线圈电压为，电流为，副线圈电压为，电流为，消耗的功率为，则 ，又由 ， ，所以 ，又，则 ，所以 ，当滑动变阻器触头从正中间向下移动的过程中，从减小到，则一直增大，故C正确；单刀双掷开关与连接，滑动变阻器触头向上移，滑动变阻器接入电路的电阻变大，副线圈的电流减小，由原、副线圈匝数比和电流决定关系知，原线圈电流减小，电流表示数变小。同时上的电压减小，则原线圈电压增大，故副线圈电压增大，则电压表的示数增大，故D错误。
7.【答案】
【解析】由图可知：内机械波的传播距离为，则机械波的传播速度为
由图可知：波源的振动周期为，结合波速公式： ，可得机械波的波长为。时，两列波在该平面内传播的范围为半径为的圆，其中两波叠加的部分如图所示：
由几何关系可知到、间距为，到、间距也为。发生干涉的部分与连接的边框交点仅有个，分别计算两列波的波源到这四个点的波程差即可。，，，，所以这四个点均为振动加强点，因此边框上有个振动加强点，故ACD错误，B正确。
8.【答案】
【解析】A.根据图像可知，前内火箭的加速度为，此时对火箭受力分析有：，可得：，A正确。
B.火箭所受重力的功率为，根据图像可知，至过程中，存在速度与时刻相等的时刻，故该时刻与时刻重力功率相等，B正确。
C.火箭在时的速度比时刻要大，即此过程中火箭的动能增大，由动能定理可知，火箭所受合外力做正功，C错误。
D.根据图像，和时火箭的加速度不同，而火箭所受重力和空气阻力不变，根据牛顿第二定律可知，发动机的推力必然不等，D错误。
故选AB。
9.【答案】
【解析】A.和的角速度相同，圆周运动半径不同，故向心加速度大小不同，故A正确。
B.和到太阳和地球公共质心的距离相等此处可以将太阳和地球视为处于公共质心的单一天体，则到太阳的距离小于到太阳的距离
C.个点角速度相同，当圆周运动半径相同时，线速度相同。和的圆周运动半径不同，故其线速度不同
D.对位于的人造卫星受力分析，如图所示：
其中和分别为太阳和地球对卫星的引力，其合力指向太阳和地球连线上的点。
过点作水平线，有为等边三角形，即
由与相似可得：
即：
假设太阳，地球，人造卫星的质量分别为，，，日地距离为，则有：
解得： ，而太阳半径为 ，即小于太阳半径，即在太阳内部，故D正确，故选AD。
10.【答案】
【解析】列昂诺夫要想回到飞船，需要在方向和方向分别前进和。
由于喷气的反作用力为，则打开喷气时的加速度大小为
对列昂诺夫的每个步骤进行分析
朝轴正方向喷气
此过程中，他受到方向的力，其位移和末速度为：
，方向为方向
，方向为方向
朝轴负方向喷气，轴正方向喷气，此过程中：
在方向上，他受到方向的力，作用时间为，其位移和末速度为：
，方向为方向
此后不再有方向的位移和速度，根据题意，列昂诺夫已经在方向上前进了，说明在步骤之后，他还有一段距离未喷气，而是以的速度匀速前进，此过程用时为：
，故B错误。
在方向上，他受到方向的力，作用时间为，其位移和末速度为：
，方向为方向
，方向为方向
朝轴负方向喷气时间
此次喷气后，列昂诺夫的末速度要减小到，则有：
，即有，故D正确。
内其位移为 ，方向为方向
由于在步骤中，列昂诺夫已经在方向前进了，步骤中再次前进，则总共前进了，恰好到达飞船。
综上，其运动总用时为，故A正确，整个过程中未喷气的时间为，故C错误。故选AD。
11.【答案】
【解析】A.金属杆上滑过程中，产生的感应电流大小为
其所受安培力为 ，方向水平向左
对金属杆受力分析，有：
垂直斜面方向：
沿斜面方向：
综上得：
金属杆上滑过程中必然减速，故开始时其速度最大，所以此时其摩擦力最小，故A正确。
B.上滑时，导体杆的加速度为：
由于和的关系无法判断，故加速度随的变化也无法判断，故B错误。
C.金属杆下滑过程中，最终速度必然是沿斜面方向受力平衡，此时，对金属杆受力分析，有：
垂直斜面方向：
综上得： ，故C正确。
D.金属杆下滑过程中，加速度逐渐减小，即速度增加的越来越慢，即电流增加的越来越慢，即电阻的功率增加的越来越慢，当导体杆一旦匀速，电阻的功率保持不变，故D正确，故选ACD。
12.【答案】
【解析】由题给数据得 ，得：
设运动过程中绳的拉力为，则有：
对：
对：
得
若系统满足机械能守恒，则有
13.【答案】如图：
，
【解析】由于新电池组的电动势为，为了能够准确地测出路端电压且使电流表示数可以在较大范围内变化，可以将电流表与定值电阻串联改装成电压表，然后并联于电池组两端，改装后的电压表量程为：。为了保证电流表安全且能够准确测出干路电流，可以将电流表与滑动变阻器串联接在电池组两端，电流表、的示数之和代表干路电流。电路图如图所示。
结合电路图，根据闭合电路欧姆定律有： ，
化简得：
结合图像可得： ， ，代入数据解得：
，。
14.【答案】将气体的温度缓慢加热到过程中活塞的质量不变，大气压强不变，所以气体的压强不变，该过程为等压变化，设气体的压强为，设两活塞间的距离变为
根据盖吕萨克定律可得：
解得：
以两活塞和理想气体整体为研究对象，弹簧的弹力与整体重力在加热过程中始终平衡，则弹簧弹力不变，即活塞的位置不变，则活塞向上移动的距离
根据平衡条件有：
加热过程气体对外做的功为：
故外界对气体做功为：
根据热力学第一定律：
解得：
最终稳定时，即、活塞及气缸相对静止，加速度相等，由整体法可知
以活塞为研究对象：
解得：
对活塞，根据牛顿第二定律可知：
解得：，即弹簧处于原长状态。
据玻意耳定律有：
解得：
最初整个装置静止时，对活塞、以及气体整体分析有：
解得：
所以稳定时活塞相对于气缸的位移为：，且方向向上。
【解析】见答案
15.【答案】小球在电磁场区域做匀速圆周运动，则在竖直方向上受力平衡，即虚线右侧电场方向一定向下，且满足：
解得：
由可知虚线左侧的电场方向向上，小球从运动到点的过程中，设小球经过点时的速度大小为
根据动能定理可得：
设小球到达点轻绳被拉断前一瞬间承受的拉力为，根据牛顿第二定律有
联立解得
根据牛顿第三定律可得轻绳被拉断前一瞬间承受的拉力大小为，方向向下
设小球在电磁场区域中做匀速圆周运动的半径为，根据牛顿第二定律有
由式可知越大，越小，当小球运动轨迹恰好与电磁场屏蔽区边界相切时，有最大值，有最小值，如图所示，
根据勾股定理可得：
联立解得：
【解析】见答案
16.【答案】对小球和小球组成的系统，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有：
联立两式得： ，
此时小球的速度为。
碰撞后，小球和小球组成的系统动量守恒：
小球和小球及弹簧组成的系统机械能守恒：
解得
根据题意可知，发生第一次碰撞后的，小球和小球达到共速，在运动过程中两小球的加速度大小始终相等，根据小球的运动情况画出两小球的图像，如图所示：
根据图像的面积代表物体的位移可以得出小球的位移为：
而在此段时间内小球一直保持匀速直线运动，故小球的位移为：
故时小球、之间的距离为：
【解析】见答案
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